3 Aufbau und Funktionsweise von Netzwerken Flashcards
(21 cards)
Definition Netzwerke
Netzwerke verbinden mehrere Computer um eine Kommunikation zwischen den Geräten zu ermöglichen und auf geteilte Ressourcen (z.B. Drucker) zuzugreifen:
„Ein Netzwerk ist eine Infrastruktur, die Datenendgeräten die Kommunikation, den Datenaustausch und die Nutzung gemeinsamer Ressourcen transparent ermöglicht“
Terminalsysteme
> Mit Haupt-/Zentralrechner mehrere Terminals verbunden mit nur einer Ein- und Ausgabemöglichkeit (z. B. Monitor, Maus und Tastatur)
Der Zentralrechner führt alle Rechenoperationen aus und übernimmt die gesamte Speicherverwaltung
Personal Computer (PC):
> Autonom funktionsfähiger Computer
Weiterhin Bedarf über Netzwerke zwischen Computern zu kommunizieren und Ressourcen zu teilen
Heute im Unternehmensumfeld Koexistenz beider Arten:
- PCs führen die meisten alltäglichen Applikationen selbst aus und bieten ihr eigenes Betriebssystem
- zentrale Dienste (z.B. Fileserver zum zentralen Speichern und Abrufen von Daten) die auf einem zentralen Server ausgeführt werden
Direkte Netzwerkeffekte Definiton
> Nutzen hängt davon ab wie viele Geräte/Nutzer das Netzwerk nutzen. (Bsp. Faxgerät mit keinem anderen verbunden > 0 Nutzen
Metcalfe’s law:
der Nutzen eines Netzwerks wächst zum Quadrat der Anzahl der Nutzer
Netzwerkeffekte heutzutage
> große Rolle bei neueren Technologien (Social Media)
Je mehr Nutzer ein bestimmtes soziales Netzwerk hat, desto nützlicher ist dies auch für seine Nutzer
Deshalb wichtig, dass Unternehmen in digitalen Märkten mit Netzwerkeffekten ihr Produkt früh am Markt platzieren (first mover advantage)
digitale Märkte sind „winner-take-all markets“, (eins oder wenige Unternehmen dominieren den Markt vollständig) > Netzwerkeffekte wesentliche Rolle (hunderte verschiedene Facebook-Klone wenig Sinn. Der Nutzen eines sozialen Netzwerks, in dem weder Freunde noch andere Personen von Interesse partizipieren, ist dafür zu gering)
Unterscheidung von Netzwerken
Weg der Datenübertragung:
Art der Verbindung zwischen den verschiedenen Geräten
Netzwerke Unterscheidung Weg der Datenübertragung:
- Kabelgebunden
o Standard für leitungsgebundene Netze ist die Nutzung von Kupfer- oder Glasfaserkabeln - Kabellos
o Größte Rolle bei Funknetze sind Mobilfunknetze (Bsp.: UMTS oder LTE, und Wireless Local Area Networks (WLAN))
o Räumlicher Umfang:
LAN (Local Area Network): lokal begrenztes Netzwerk, meist innerhalb eines Gebäudes
MAN (Metropolitan Area Network): weiter reichendes Netzwerk zur Verbindung eines ganzen Stadtgebiets
WAN (Wide Area Network): länder- oder Kontinent übergreifende Netzwerke
Netzwerke Unterscheidung Art der Verbindung zwischen den verschiedenen Geräten:
> Darstellung graphisch mit Topologie
Repräsentiert analog zur Graphentheorie die Geräte und Verbindungen mit Knoten und Kanten
Die verschiedenen Möglichkeiten ein Netzwerk aufzubauen haben unterschiedliche Vor- und Nachteile in Bezug auf Ausfallsicherheit, Geschwindigkeit, Wirtschaftlichkeit usw.
Ring
Mesh
Star
Fully Connected
Line
Tree
Bus
Datenübertragung innerhalb eines Netzwerks
in Paketen: eigentliche Daten und Steuerungsdaten (Quell- und Zieladresse)
Netzwerk besteht aus verschiedenen..
Hardwarekomponenten, die unterschiedliche Funktionen innerhalb des Netzwerks erfüllen (bspw.: Router, Switches, Gateways, Hubs, Modems, usw.)
OSI-Modell
> Stellt Zusammenhänge von komplexen Netzwerken übersichtlicher dar
ordnet die Netzwerkkommunikation in 7 verschiedene Schichten (layers) an
Abstraktionsgrad von Schicht 1 bis 7 steigt.
Oberen Schichten anwendungsbezogen, Schicht 1 physische Transport der Bits und Bytes
- Physikalische Schicht: Behandelt die Übertragung von Rohdaten über ein physisches Medium.
- Sicherungsschicht: Sorgt für die fehlerfreie Übertragung von Datenrahmen zwischen zwei direkt verbundenen Knoten.
- Vermittlungs/Netzwerkschicht: Verantwortlich für das Routing von Datenpaketen zwischen verschiedenen Netzwerken.
- Transportschicht: Gewährleistet die zuverlässige Datenübertragung zwischen Endgeräten.
- Kommunikations/Sitzungsschicht: Stellt Verbindungen (Sitzungen) zwischen Anwendungen her und verwaltet diese.
- Darstellungsschicht: Übersetzt Daten zwischen dem Netzwerkformat und dem Anwendungsformat.
- Anwendungsschicht: Bietet Netzwerkdienste direkt für Anwendungen an.
Struktur des Internets
Das Internet ist ein globales Netzwerk aus vielen Teilnetzwerken.
Es funktioniert durch eine Reihe standardisierter Protokolle, die auf verschiedenen Ebenen des OSI-Modells basieren. Es sorgt dafür, dass jede verbundene Person die richtigen Informationen erhält.
Adressierung im Internet (IP):
Das Internet Protocol (IP) stellt sicher, dass jedes Gerät eine eindeutige IP-Adresse erhält, damit Daten korrekt zugestellt werden. - - IPv4 (32 Bit, ca. 4 Mrd. Adressen) > 4 Bytes in Dezimalzahlen dargestellt und durch Punkte getrennt (z. B. 192.168.0.12)
- durch IPv6 (128 Bit, ca. 28 Sextillionen Adressen) erweitert, um den steigenden Adressbedarf zu decken. (z.B. FE80:CD00:0:CDE:1257:0:211E:29C)
Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
- Jedes am Internet angeschlossene Gerät erhält eindeutige IP-Adresse (nicht fest vergeben)
- Jedes Gerät kann sich dynamisch an einem DHCP-Server eindeutige Adresse zuweisen lassen
Domain Name System (DNS)
o Übersetzt eingegebene URL (Uniform Resource Locator) in eine IP-Adresse
o So kann Browser beim Aufruf einer URL wie z.B. www.pfh.de den richtigen Inhalt anzeigen.
TCP
Datenübertragungsprotokoll / Kommunikationsprotokoll
- Transmission Control Protocol (TCP)
- Stellt eine Verbindung zwischen Sender und Empfänger her
- Erkennt mithilfe Sequenz und Quittierungsnummern ob Nachrichten vollständig empfangen wurden
- TCP-Paket besteht aus
o Header (verschiedene Steuerungsinformationen (z. B. Quellport, Zielport, Sequenznummer, usw.)
o Payload (eigentlicher Inhalt) - Eignet sich für Art der Datenübertragung: E-Mail, Web-Browsing, File-Transfer
User Datagram Protocol (UDP)
Datenübertragungsprotokoll / Kommunikationsprotokoll
- verschicken Daten, ohne vorher eine feste Verbindung zwischen Sender und Empfänger herzustellen
- kontrollieren nicht den korrekten Empfang
- UPD schneller aber fehleranfälliger
- Eignet sich für Art der Datenübertragung: Streaming von Audio und Video, Videochat, Online-Games
Rolle von DHCP, IP, DNS und TCP beim Aufruf einer Website:
IP gibt jeder Webseite eine eindeutige Adresse, DNS liefert diese eindeutige IP-Adresse auf Basis der eingegebenen URL und TCP gibt das Format vor, in dem die Webseite mit dem aufrufenden Webbrowser Daten austauscht.
Router:
- Leiten Datenpakete an die richtige Stelle
- bei einem Aufruf einer Webseite und der dahinterliegenden IP-Adresse stellen Router sicher, dass die Anfrage des eigenen Geräts auch die entsprechende IP-Adresse erreicht
- Dazwischen liegen im heutigen Internet komplexe lokale, regionale und globale Netzwerke
Traceroute und Datenweiterleitung im Internet:
Ein Webseitenaufruf erfolgt über mehrere Zwischenstationen („Hops“) auf verschiedenen Routern, da das Internet ein dezentraler Verbund aus Netzwerken ist. Jeder Router kennt den Weg nur zum nächsten Router, wodurch sich das Datenpaket schrittweise dem Ziel nähert.
